3.4 细胞呼吸为细胞生活提供能量（第二课时）-高一上学期生物浙科版必修1

1、细胞呼吸为细胞生活提供能量（二）课程导入 酵母菌广泛分布于自然界中，尤其在葡萄等水果和蔬菜上更多。酵母菌与我们的生活有着密切的关系。在我们的生活以及食品、制药工业中，利用酵母菌的不同呼吸方式可以获得我们所需要的不同产物，如面包、馒头、各种酒类以及酒精等。一、探究酵母菌的呼吸方式（一）酵母菌 酵母菌是一种单细胞真菌，依赖外来的有机物进行异养生活，以出芽生殖的方式产生后代。 酵母菌是兼性厌氧菌，在有氧环境与无氧环境中都能生活，是一种天然发酵剂。不同的氧环境中酵母菌的呼吸方式是不同的，呼吸所产生的产物不同，产生的能量也有差异。（二）实验：探究酵母菌的呼吸方式明确探究问题，做出假设设计活动方案实施方案

2、实验结果分析探究问题1. 酵母菌在有氧或者无氧环境中进行呼吸的产物是什么?2. 酵母菌在有氧或者无氧环境中进行的呼吸具有什么特点?作出假设酵母菌在有氧条件下能产生CO2 ；酵母菌在无氧条件下能产生酒精和CO2。设计活动方案 1. 分析变量自变量:因变量:无关变量:细胞呼吸的条件细胞呼吸的产物 有氧无氧影响实验结果的可变因素 酒精和CO、CO2相互对照2. 选择实验材料与用具供选择的实验材料与试剂：（1）酵母菌：可以使用新鲜酵母，也可以将市场销售的干酵母溶于少量的蒸馏水中。（2）酵母菌培养液：5%葡萄糖溶液，可提供酵母菌生长繁殖所需要的物质与能量，用于酵母菌的培养。（3）0.1%溴麝香草酚蓝溶液

3、：一种酸碱指示剂，碱性溶液中呈蓝色，酸性溶液中呈黄色，可用于检测CO2。当溶液中溶有CO2时，其颜色由蓝色变成绿色再变成黄色。（4）澄清的石灰水：用于检测CO2的存在。当溶液中溶有CO2时，澄清的石灰水变浑浊。（5）5%重铬酸钾溶液：重铬酸钾在酸性条件下为橙色，遇到酒精变成灰绿色，可用于检测溶液中的酒精。（6）10%NaOH溶液：可吸收CO2。（7）植物油：如菜籽油、花生油等。植物油可以覆盖溶液形成油脂层以创造无氧环境。供选择的实验器具：锥形瓶（500mL、250mL、100mL、50mL），烧杯（500mL、250mL、100mL、50mL），橡胶塞（不同规格，有孔可以插玻璃管，与锥形瓶配套

4、），试管，玻璃管（直管、弯管），胶管，洗耳球（或气泵）等实验装置的设置有氧条件装置无氧条件装置接洗耳球（或气泵）质量分数为10%的NaOH溶液酵母菌培养液澄清的石灰水酵母菌培养液澄清的石灰水实验分析2. 有氧条件装置必须持续通入空气，保证氧气质量的充足3. 将葡萄糖溶液煮沸后冷却再加入新鲜的酵母菌或者先将酵母菌培养液的锥形瓶放置一段时间后再接入后续装置注意事项:1. 装置气密性要好有氧条件装置：第一个锥形瓶中盛放的试剂是10%NaOH溶液，其目的是：使进入A瓶中的空气先经NaOH溶液处理，排除空气中的CO2对实验结果的干扰。无氧条件装置：在酵母菌培养液表面滴加一薄层植物油，植物油可以覆盖溶液形

5、成油脂层以创造无氧环境。检测产物试剂现象判断CO2酒精澄清石灰水澄清的石灰水变浑浊浑浊度越高，产生的CO2越多溴麝香草酚蓝溶液由蓝变绿再变黄变化所需时间越短，产生的CO2越多重铬酸钾溶液(酸性条件)橙色变成灰绿色溶液呈灰绿色，说明有酒精产生（1）溴麝香草酚蓝溶液遇CO2的变色过程（2）溶有重铬酸钾的浓硫酸检测酒精项目甲组乙组澄清的石灰水培养液滤液中滴加酸性重铬酸钾分析先变浑浊且浑浊程度高变浑浊，但速度和程度次于甲呈现橙色呈现灰绿色有氧条件下释放的CO2多，无酒精产生无氧条件下释放的CO2较少，同时有酒精产生结果分析 酵母菌在有氧和无氧条件下都能进行细胞呼吸。在有氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生

6、大量CO2；在无氧条件下，酵母菌通过细胞呼吸产生酒精，还产生少量的CO2。实验结论二、影响细胞呼吸的因素 呼吸速率是指单位数量的活体组织在单位时间内消耗的氧气量或释放的二氧化碳量。因为细胞呼吸是由一系列酶催化的化学反应，所以温度对细胞呼吸有很大影响。一般植物在0及以下时细胞呼吸很弱或停止，温度升高则细胞呼吸加快，温度太高则细胞呼吸减弱甚至停止。（一）呼吸速率（二）影响呼吸速率的环境因素1. 温度细胞呼吸是一系列酶促反应，温度通过影响酶的活性来影响细胞呼吸速率。细胞呼吸的最适温度一般在2535 之间。温度呼吸速率应用：贮存水果时，适当降低温度能延长保存时间在农业上，夜晚适当降低温度，可以减少呼吸

7、作用对有机物的消耗2. O2浓度ApCB 5 10 15 20 25无氧呼吸速率CO2的生成量有氧呼吸速率释放量CO2O2浓度%D不消耗O2，产生CO2只进行无氧呼吸。 B点：C点之后：只进行有氧呼吸。无氧呼吸消失。p点对应的O2浓度：细胞呼吸最弱，有机物消耗最少。D点：储存蔬菜水果A点： 3. CO2浓度b应用：适当增加CO2浓度，有利于水果和蔬菜的保鲜。a影响：CO2是细胞呼吸的最终产物，积累过多会抑制细胞呼吸的进行。细胞呼吸强度 CO2浓度 4. 水分a. 影响：水作为需氧呼吸的反应物可直接参与反应水作为生物化学反应的介质影响反应的进行在一定范围内，细胞呼吸速率随含水量的增加而加快，随含

8、水量的减少而减慢。b. 应用：粮食在入仓前要进行晾晒处理，干种子萌发前进行浸泡处理。（三）细胞呼吸原理的应用1. 利用麦芽、葡萄、粮食和酵母菌以及发酵罐等，在控制通气的情况下，可以生产各种酒；利用淀粉，醋酸杆菌或谷氨酸棒状杆菌以及发酵罐，在控制通气的情况下，可以生产食醋或味精。2. 对于板结的土壤及时进行松土透气，可以使根细胞进行充分的有氧呼吸，从而有利于根系的生长和对无机盐的吸收。此外，松土透气还有利于土壤中好氧微生物的生长繁殖，这能够促使这些微生物对土壤中有机物的分解，从而有利于植物对无机盐的吸收。稻田也需要定期排水，否则水稻幼根因缺氧而变黑、腐烂。3. 细胞呼吸要消耗有机物，使有机物积累

9、减少。因此，对粮食储藏和果蔬保鲜来说，又要设法减少细胞呼吸，尽可能减少有机物的消耗。 低温贮存利用N2或CO2调节O2的浓度干燥后贮存如果有人向你请教，怎样能长期储存作物种子、蔬菜或水果，你能利用所学呼吸作用原理，提供一些有价值的建议吗？4. 有氧运动是指人体细胞充分获得氧的情况下所进行的体育锻炼。人体细胞通过有氧呼吸可以获得较多的能量。无氧运动中，肌细胞因氧不足，要靠乳酸发酵来获取能量，会引起人有肌肉酸胀乏力的感觉。5. 较深的伤口里缺少氧气，破伤风芽孢杆菌适合在这种环境中生存并大量繁殖。所以，伤口较深或被锈钉扎伤后，患者应及时请医生处理。包扎伤口时，需要选用透气的消毒纱布或松软的“创可贴”

10、等敷料。三、细胞呼吸是细胞代谢的核心1. 分解代谢 主要利用糖类作为呼吸过程中能量的来源，人和动物的细胞也可利用脂肪和蛋白质作为能源。糖类、脂肪和蛋白质这三类物质的水解产物单糖、甘油和脂肪酸以及氨基酸等通过多种途径进入细胞呼吸过程被氧化分解，释放出所储存的能量。单糖、甘油主要进入糖酵解，脂肪酸、氨基酸主要进入柠檬酸循环。2. 合成代谢 细胞合成代谢是各种各样的生物合成反应。这些反应的产物是细胞生活、生长和修复损伤所需要的物质。细胞呼吸一方面为这些合成反应提供能量（ATP），另一方面为合成反应提供碳骨架。细胞内有机物的生物合成也以细胞呼吸为中心。巩固练习1. 关于“探究酵母菌细胞呼吸的方式”实验

11、的相关叙述错误的是（ ）A可以在装有质量分数为10%的NaOH溶液的锥形瓶与有酵母菌培养液的锥形瓶中间再增加一个装有澄清石灰水的装置，以检验通入酵母菌培养液中的气体中CO2是否除尽B可以根据石灰水的混浊程度或溴麝香草酚蓝溶液变成黄色的时间长短检测CO2产生情况C葡萄糖也能与酸性重铬酸钾反应发生颜色变化D该实验通过设置有氧和无氧两种条件探究酵母菌细胞的呼吸方式，其中有氧条件下为实验组，无氧条件下为对照组D2. 在最适温度条件下，测得植物的细胞呼吸情况如图所示，下列相关叙述正确的是（ ）A图中b点时细胞无氧呼吸强度最低，所以此条件下适气于贮藏蔬菜水果B氧浓度为15%时，无氧呼吸消失，有氧呼吸强度达

12、到最大C图中abc曲线代表植物细胞呼吸释放的CO2量D适当提高温度，c点将会上移C气体交换的相对值O2浓度（%）3. 农民在种植农作物时，都会根据土壤板结情况适时进行松土透气，松土同时兼具除草、调节土壤中水分含量的作用。下列相关叙述错误的是（ ）A及时松土后微生物的分解作用加强导致土壤中无机盐的含量提高B适时松土透气有利于根系生长，也有利于农作物的生长发育C土壤板结会影响作物根细胞内ATP与ADP的转化速率D土壤板结后，缺氧导致的农作物的地下部分进行无氧呼吸都会产生酒精和CO2D4. 某实验室用两种方式进行酵母菌发酵。甲发酵罐中保留一定量的 ，乙发酵罐中没有 ，其余条件相同且适宜。实验过程中每

13、小时测定一次甲、乙两发酵罐中 和酒精的物质的量，记录数据并绘成下面的坐标图。据此判断下列说法正确的是（ ）注：“- - -”表示甲发酵罐中 的物质的量；“-”表示甲发酵罐中酒精的物质的量；“.”表示乙发酵罐中酒精的物质的量。A甲发酵罐实验结果表明在有 存在时酵母菌无法进行无氧呼吸B甲、乙两发酵罐分别在第4h和第5h无氧呼吸速率最快C该实验证明向葡萄糖溶液中通入大量的 可以提高酒精的生成量D在实验结束时甲、乙两发酵罐中产生的量之比为8:5D物质的量/mmol时间/h5. 细胞呼吸的原理在生活和生产中得到了广泛的应用，馒头、面包、泡菜等许多传统食品的制作及现代发酵工业中青霉素、味精等产品的生产，都建立在对微生物细胞呼吸原理利用的基础上。下列有关细胞呼吸原理应用和意义的叙述，错误的是（ ）A细胞呼吸除了能为生物体提供能量，还是生物体代谢的枢纽B在储存果实、蔬菜时，往往需要采取降低温度、降低氧气含量等措施来减弱果蔬的呼吸作用，以减少有机物的消耗C南方稻区早稻浸种后催芽的过程中，常用40左右的温水淋种并时常翻种，可以为种子的呼吸作用提供水分及适宜的温度和氧气D制作面包时加入酵母菌，仅利用了酵母菌无氧呼吸产生的醇类和二氧化碳，使面包膨松且富有弹性，并赋予面包特有的醇香味D6. 下图表示大气中氧的浓度对植物组织内CO2产生的影响，试据图回答:(1)A点表示植物组织释放CO2较多